[發明專利]一種氣助吸附分離方法及裝置

在審

• 申請號: 201810140915.0
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108245930A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 李文松;王倩;黃玲
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01D15/08
• 分類號: B01D15/08;C02F1/28;C02F1/24;C02F101/22
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明涉及一種氣助吸附分離方法及裝置。本發明的氣助吸附分離在氣助吸附分離裝置上進行，所述裝置包括帶有氣體入口的氣浮柱及設置于其頂部的連續轉動的吸附劑薄膜。氣浮柱中填充含顆粒和待分離的有機物或離子型物質的溶液至液面與上方吸附劑薄膜剛好接觸，打開氣閥，控制氣體連續通過氣浮柱，產生的氣泡攜帶著溶液中的有機物或離子型物質向上傳遞，到達液面附近后被經馬達驅動連續轉動的吸附劑薄膜捕獲并帶出母液，顆粒則截留在母液中，完成氣助吸附分離過程。本方法具有吸附劑易于回收、可直接適用于含顆粒的復雜溶液體系和無吸附劑殘留等優點，在復雜溶液中目標物的選擇性分離和廢水處理領域的應用前景非常好。

技術領域

本發明涉及一種吸附分離方法，特別涉及一種氣助吸附分離方法及裝置。

背景技術

吸附分離技術通常包括吸附劑的制備、吸附劑用于溶質的吸附、將吸附劑從分離體系中去除然后吸附劑經脫附后循環利用。由于該技術具有成本低、過程簡單和分離效率高等優點，已經在天然產物分離、金屬分離、其它各種物質的分離和廢水處理過程有著非常廣泛的應用。盡管該技術在各種分離過程中已取得很大的進展，但仍然存在以下一些問題：一是吸附劑的分離回收困難，目前常用的方法是離心、過濾或裝柱，離心或過濾存在能耗高、裝柱存在裝卸步驟繁瑣且對吸附劑顆粒機械強度要求高等一系列問題，特別是當吸附劑粒徑趨于納米級后這種吸附劑的回收過程變得更加困難；二是吸附過程難于連續；三是吸附分離過程無法適應于含顆粒的復雜溶液體系。

近幾十年發展起來的氣泡吸附分離技術，它是依據表面吸附的原理，以氣泡作為載體使溶液中的顆粒、特定目標分子或離子等附著或吸附在“氣-液”界面與母液分離的方法，曾于上世紀八十年代被美國列為十大化工新技術之一，該技術用于分子或離子的分離又名溶劑氣浮，氣泡通過遠距離捕獲目標分子將該分子運送到上溶劑層進而實現賦存，最終獲得分離。

為解決吸附分離技術所存在的問題，將氣浮分離技術與吸附分離技術耦合，發展氣助吸附分離新技術，即：氣泡將溶液中的目標分子或離子運送到氣浮柱頂部液面，這些分子或離子被上部與液面密切接觸且連續轉動的吸附劑薄膜吸附并連續帶出溶液，從而實現連續的吸附分離過程。這種耦合技術使得吸附劑的回收變得非常的簡單，同時因吸附劑薄膜與溶液中顆粒易于分離使得該技術可適應于復雜的溶液體系。氣助吸附分離技術及其設備的研究將是一個嶄新的研究方向，對于促進吸附分離技術的發展和拓寬氣泡吸附分離技術的應用領域均有著良好的理論意義和廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種可適用于復雜體系中目標物質的直接分離的氣助吸附分離方法與及裝置，解決吸附分離過程所存在的吸附劑回收困難、吸附過程難于連續和無法適用于含顆粒的復雜分離體系等難題。

本發明的技術方案為：

一種氣助吸附分離方法，其特征在于，氣助吸附分離在氣助吸附分離裝置上進行，所述裝置包括帶有氣體入口的氣浮柱及設置于其頂部的能夠連續轉動的吸附劑薄膜，氣浮柱中加入含顆粒和待分離的有機物或離子型物質的溶液至液面使其與上方吸附劑薄膜剛好接觸，打開氣閥，控制氣體以一定的流速連續通過氣浮柱，產生的氣泡攜帶著溶液中的有機物或離子型物質向上傳遞，到達液面附近后被連續轉動的吸附劑薄膜捕獲并帶出母液，顆粒則截留在母液中，最后完成氣助吸附分離過程。

進一步地，還包括向氣浮柱中加入表面活性劑，表面活性劑能夠輔助氣泡攜帶溶液中有機物或離子型物質向上傳遞。

進一步地，所述的表面活性劑為選自陽離子型、陰離子型或非離子型表面活性劑。

進一步地，所述吸附劑薄膜可通過表面涂覆、表面修飾或表面聚合的方法制備，包括但不限于在皮帶表面粘附粉末吸附劑，表面修飾薄層具吸附作用的功能基團或表面聚合上具吸附作用的功能基團。